正時(shí)鏈系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中起到準(zhǔn)確傳遞載荷，控制氣門機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的作用，因而具有重要作用。為了降低開發(fā)費(fèi)用，縮短上市時(shí)間，模擬計(jì)算技術(shù)在現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用，這在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車行業(yè)尤其重要。鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的模擬，除了靜力強(qiáng)度振動(dòng)分析外，還涉及到液壓計(jì)算和系統(tǒng)的多體仿真分析，迫切需要統(tǒng)一的有限元系統(tǒng)。鏈條系統(tǒng)的支板，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中承受著各種溫度和壓力的載荷，這些支撐件大多由塑料制成，容易發(fā)生較大的變形，因此在設(shè)計(jì)這些部件的時(shí)候需要事先進(jìn)行精確的應(yīng)力和變形分析，以免發(fā)生質(zhì)量缺陷。

這些支板往往涉及到多個(gè)部件的接觸，是一個(gè)計(jì)算的難點(diǎn)，ABAQUS 準(zhǔn)確、靈活的接觸分析功能較好的解決了這一問題，下面就這一問題的研究做個(gè)簡(jiǎn)要的回顧。

有限元數(shù)值模擬

2.1 傳統(tǒng)的計(jì)算方法

傳統(tǒng)的支板的計(jì)算方法是將鏈條對(duì)支板的作用模擬成壓力載荷，通過經(jīng)驗(yàn)公式由半徑 R 換算得到接觸壓力，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是理論依據(jù)充足，加載簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，只需要考慮螺栓和支板、張緊器和支板的接觸，較容易收斂。但缺點(diǎn)是當(dāng)動(dòng)軌的變形比較大的時(shí)候，其中接觸表面的曲率半徑會(huì)發(fā)生變化，而載荷卻還是按照初始半徑計(jì)算好的壓力值，這顯然是不合理的。

2.2 鏈條系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

為了克服上述方法帶來的缺陷，考慮將鏈條和鏈輪也加入到整體的模型中，其中鏈條由于鏈節(jié)數(shù)目太多，也不是關(guān)注的重點(diǎn)，利用 ABAQUS 獨(dú)特的膜單元，將鏈條模擬成沒有彎曲剛度的拉伸膜，將張緊力傳遞至支板，而鏈輪則如右簡(jiǎn)化成剛體。

2.3 有限元模型的建立

由于該模型涉及到的部件較多，故分析前要做好充分的設(shè)置，才能比較好的得到收斂解。關(guān)鍵在于接觸的設(shè)置和載荷的施加，使用一些專門的技巧可以高效的解決問題。

鏈傳動(dòng)系統(tǒng)一般包括鏈輪，張緊器，螺栓，支板，鏈條等，其中張緊器，鏈輪和螺栓設(shè)置成剛體。鏈條與鏈輪和支板的接觸可以采用點(diǎn)—面接觸；支板與螺栓、支板與張緊器之間可以用具有更高精度的面—面接觸。

膜單元沒有彎曲剛度，在單元法向是柔性的，加之又只有一層單元，因此計(jì)算時(shí)在膜單元上容易產(chǎn)生不合理的大位移從而造成收斂困難，為解決這個(gè)問題，在開始分析的時(shí)候需要給膜單元加一個(gè)初始剛度。

模型數(shù)據(jù)設(shè)置好了后，在進(jìn)行受力分析之前，首先需要建立好穩(wěn)定的接觸關(guān)系，為此，為此可以在鏈條拉伸方向施加一個(gè)比較小的初始位移，具體大小可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定。這一步計(jì)算完成后鏈條會(huì)處于張緊狀態(tài)，可接著進(jìn)行下一步的分析，這一步的目的是加上真正的鏈條張力，從而計(jì)算實(shí)際工作狀態(tài)下支板的受力情況，一般只要模型設(shè)置沒有問題即可順利的完成分析。

2.4數(shù)值模擬結(jié)果

支板的變形和應(yīng)力和采用傳動(dòng)方法計(jì)算的結(jié)果分布是一致的，但從整體變形的動(dòng)畫來看，利用膜單元來模擬鏈條的張緊可以更真實(shí)反映支板的實(shí)際受力狀況。

3 結(jié)論

通過改進(jìn)的鏈條-支板計(jì)算方法，用膜單元模擬鏈條對(duì)支板的相互作用，可以進(jìn)一步提高分析精度，克服了傳統(tǒng)計(jì)算方法的缺點(diǎn)，在實(shí)際工程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，從中也可以體會(huì)到 ABAQUS 在處理接觸問題中的優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)大分析能力。

資料來源：達(dá)索官方